Лекция «ВИТАМИНЫ» • Лектор доцент кафедры биохимии и молекулярной биологии Т. В. Жаворонок
ВИТАМИНЫ
витамин - необходимый для жизни амин Основные признаки витаминов (≈ 13 витаминов) • Содержатся в пище в незначительных количествах (микрокомпоненты) • Не синтезируются в организме вообще или синтезируются в незначительных количествах микрофлорой кишечника • Не выполняют пластических функций • Не являются источниками энергии • Оказывают биологическое действие в малых концентрациях и влияют на все обменные процессы • Являются кофакторами многих ферментативных систем ≈ 8 витаминоподобных веществ Если у вещества присутствуют все признаки витамина, кроме 1 (иногда 2 х), то оно – витаминоподобное
витамины – важнейшая часть многих коферментов У большинства ферментов есть небелковый компонент – кофактор (кофермент или простетическая группа) В состав коферментов витамины входят не в свободном, а в активированном виде Для каждого витамина – свой путь активирования: фосфорилирование, присоединение нуклеотида или другое превращение
Активные формы витаминов : • • В 1 - ТДФ (тиаминдифосфат) В 2 - ФАД (флавинадениндинуклеотид) В 6 - ПФ (пиридоксальфосфат) В 9(Вс) - ТГФК (тетрагидрофолиевая кислота или фолиновая кислота) РР - НАД и НАДФ (никотинамидадениндинуклеотид и его фосфорилированная форма) В 12 - кобаламин при активации соединяется с адениловой кислотой Биотин - соединяется с СО 2 B 3 - пантотеновая кислота - в активированном виде представляет собой Коэнзим А
В организме человека возможен синтез единичных витаминов: • витамина РР из аминокислоты триптофана • витамина D 3 из 7 -дегидрохолестерола в процессе фотохимической реакции • некоторые витамины группы В синтезируются в кишечнике под влиянием микрофлоры Все остальные витамины обязательно должны поступать в организм извне, чаще всего с пищей
Источники витаминов: • растительного происхождения – овощи и фрукты, многие злаки и бобовые, ягоды и орехи, зелень и коренья • в продуктах животного происхождения витаминов значительно меньше • в виде искусственных препаратов может поступать большое количество витаминов • Через клеточную мембрану свободные витамины проходят значительно легче. Поэтому дешевле и выгоднее вводить не коферменты, а свободные витамины, т. е. не активированные витамины
Провитамины • Это молекулы – предшественники витаминов. • Провитамины А 3 типа провитаминов: α , β , γ каротины, из которых самый активный β каротин. • Провитамин D Производное холестерола: 7 дегидрохолестерол, из которого в коже на свету может образоваться витамин D 3.
• Витамины быстро всасываются в кровь и быстро выводятся, поэтому они должны поступать в организм постоянно • При недостатке витаминов субнормальная обеспеченность (дефицит витамина без клинических признаков нарушений обмена) гиповитаминозы (недостаточность витамина не полная, умеренная) авитаминозы или полиавитаминозы (глубокая недостаточность, почти отсутствие витамина) • При избыточном количестве витаминов гипервитаминозы
Гиповитаминозы встречаются очень часто. Причины гиповитаминозов: 1) Социальные факторы: однообразное, одностороннее питание с недостаточным содержанием витаминов в пище, плохие жилищные условия 2) Неправильная технология обработки пищи: медленное долгое нагревание или неоднократное подогревание пищи уничтожает витамины 3) Употребление табака, этанола (алкоголизм) 4) Биологические факторы: грудной и пожилой возраст, беременность, период кормления ребенка
5) Некоторые патологические состояния: • а) Нарушение всасывания в ЖКТ • б) Кишечные инфекции. Патогенные микроорганизмы подавляют нормальную кишечную микрофлору, нарушая синтез витаминов группы В • в) Заболевания печени нарушают: - превращение провитаминов в витамины - включение витаминов в различные реакции биосинтеза - депонирование витаминов в печени. 6) Введение избыточного количества лекарств, в первую очередь антибиотиков, которые могут угнетать деятельность нормальной микрофлоры в кишечнике
• 7) Введение антивитаминов. Истинные – похожи по строению на нативные витамины (структурные аналоги), но обладают противоположным действием вследствие конкурентных отношений с витамином. Обычно блокируют центры связывания ферментов с витаминами, вытесняя витамины. Неспецифические – в широком смысле это любое вещество, после введения которого в организм наступает картина одного из гипо или авитаминозов. Вызывают модификацию витамина или затрудняют его всасывание или транспорт, в итоге – снижение или потеря биологического эффекта витамина.
• Суточная потребность в витаминах - это профилактическая доза, или количество витамина, необходимое для предотвращения гиповитаминоза • несколько миллиграммов или микрограммов • За единицу активности витамина принята Международная единица (МЕ) или Интернациональная единица (ИЕ) Стандартизация проводится на лабораторных животных • • • 1 МЕ витамина В 1 = 3 мкг кристаллич. тиамина (голуби) 1 МЕ витамина В 2 = 3 мкг 1 МЕ витамина С = 50 мкг 1 МЕ витамина А = 0, 3 мкг (крысы) 1 МЕ витамина D = 0, 025 мкг чистого кальциферола
ЖИРОРАСТВОРИМЫЕ ВИТАМИНЫ и витаминоподобные вещества • А ретинол • D холекальциферол • Е токоферол • К филлохинон, менахинон • F полиненасыщенные эссенциальные жирные кислоты: линолевая(ώ6), линоленовая(ώ3), арахидоновая (витаминоподобное вещество) • Коэнзим Q – убихинон (витаминоподобное вещество)
ЖИРОРАСТВОРИМЫЕ ВИТАМИНЫ ВИТАМИН А (ретинол, антиксерофтальмический) Суточная потребность: 1, 5 – 2, 5 мг (5 -6 тыс. МЕ) Источники: рыбий жир, коровье масло, желток, печень, молоко и молочные продукты, каротиноиды в желтых продуктах (carota – морковь)
Каротины – провитамины А • каротиноиды α, β, γ α и γ каротины содержат по одному β ионо новому кольцу, при окислительном рас паде образуется 1 молекула витамина А. β каротин содержит 2 β иононовых кольца β-каротин + 2 NAD(P)H + H* ↔ ↔ 2 all-транс-ретинол + 2 NAD(P)* Реакцию катализируют 2 фермента: 1) Каротиндиоксигеназа (расщепляет молекулу β каротина по центру окислительным путем) 2) NAD(Р) зависимая редуктаза (восстанавливает до спиртовой группировки – ретинол)
Биохимические функции витамина А • • ПРИРОДНЫЙ АНТИОКСИДАНТ участвует в окислительно восстановительных реакциях, синергист витамина Е РЕГЕНЕРАЦИЯ И ДИФФЕРЕНЦИРОВКА КЛЕТОК КОЖИ И СЛИЗИСТЫХ, предупреждение ороговения, шелушения, растрескивания кожи АНТИКАНЦЕРОГЕН И АНТИМУТАГЕН УЧАСТИЕ В СИНТЕЗЕ ферментов, образующих ФАФС нужен для: синтеза кислых гликозаминогликанов (развитие кости и хряща), синтеза сульфоцереброзидов, гепарина, таурина (связывание Са, К, медиаторов, нормальная работа ЦНС) инактивации токсинов в печени РЕГУЛЯТОРНАЯ синтез гормонов (кортикостероидов, эстрогенов, гонадотропинов), синтез липидов активность ферментов ИММУНОЛОГИЧЕСКАЯ регуляция синтеза защитных белков (антител, интерферона, лизоцима…) стимуляция фагоцитоза (повышает проницаемость мембран лизосом в лимфоцитах) СЕНСОРНАЯ фоторецепция (входит в состав белка родопсина, зрительных «палочек» , отвечает за цветное зрение) регуляция вкусовых, обонятельных, вестибулярных рецепторов, предотвращает тугоухость на фоне нарушений самого органа слуха и невралгических заболеваний
Участие витамина А в фотохимическом акте зрения
Авитаминоз, гиповитаминоз ретинола • · поражение слизистых (превращение эпителия в многослойный плоский, усиление процессов ороговения) • · сухость кожи, папулёзная сыпь, шелушение • · снижение секреции слюнных желез • · ксерофтальмия (сухость роговицы глаза) • · поражение желудочно кишечного тракта • · снижение устойчивости к инфекциям, замедление заживления ран
Гипервитаминоз, острые отравления витамином А • · поражение кожи (сухость, пигментация) • · выпадение волос, ломкость ногтей, боли в области костей, суставов, остеопороз, гиперкальциемия • · увеличение печени (с накоплением липидов), селезенки, почечная недостаточность, обострение желудочно кишечных заболеваний, панкреатита, диспепсия • · нарушение развития плода • · уменьшение свертываемости крови за счет увеличения количества гепарина (геморрагии) • · острое отравление (более 300 тыс. МЕ ежедневно) головная боль ( за счет повышения продукции ликвора с повышением внутричерепного давления), сонливость, тошнота, рвота • · явления менингизма светобоязнь (повышение внутриглазного давления, сдавление сосочка зрительного нерва), у детей судороги
ЖИРОРАСТВОРИМЫЕ ВИТАМИНЫ ВИТАМИН Е (ТОКОФЕРОЛ, витамин размножения, антистерильный) Суточная потребность 20 - 30 мг Источники: растительные масла
• Витамины группы Е – это 8 токоферолов, обозначают буквами греческого алфавита (из них природный только α токоферол, остальные – синтетические). По биологическому действию токоферолы делят: с витаминной активностью с антиокислительной активностью • альфа-токоферол обладает наиболее выраженной витаминной активностью • дельта-токоферол антиокислительной (антиоксидантной) активностью Содержание витамина Е в крови составляет • 2 - 4 мкмоль/л (1 мг%).
Физиологическое значение витамина Е: 1) Антиоксидантное действие на липиды клеток организма и предохранение липидной фазы мембран от переокисления. • Липоперекиси и другие продукты перекисного окисления липидов (ПОЛ) повреждают мембраны клеток и нарушают их функции. • Окисление липидов мембран эритроцитов может сопровождаться гемолизом. Витамин Е, защищая липиды, предохраняет эритроциты от гемолиза. • Таким образом, витамин Е – антиоксидант липидной (гидрофобной) фазы
Антирадикальное действие витамина Е
2) повышает накопление во внутренних органах всех жирорастворимых витаминов, особенно ретинола (витамина А) 3) улучшает клеточное дыхание, активирует процессы, способствующие синтезу АТФ 4) влияет на функции и состояние эндокринных систем, особенно половых желез, гипофиза, надпочечников и щитовидной железы Токоферол от греч. : tokos потомство, phero несу стимулирует синтез гонадотропинов, развитие плаценты 5) тормозит агрегацию тромбоцитов, что помогает предупредить атеросклероз
6) Токоферолы принимают участие в обмене белка: • увеличивают синтез нуклеопротеинов, коллагена, сократительных белков, белков слизистых, плаценты, ферментов, гормонов, антител, интерферона • усиливают синтез гема (входит в состав гемоглобина, миоглобина, каталаз, пероксидаз, цитохромов), активируют эритропоэз • участвуют в обмене креатина и креатинина 7) Токоферолы нормализуют мышечную систему, необходимы для развития и работы мышц: • применяют с лечебной целью при прогрессирующей мышечной дистрофии • используют в спорте и спортивной медицине для предотвращения мышечной слабости и утомления При недостатке токоферола выраженная дис трофия скелетных мышц и миокарда, бесплодие, изменение щитовидной железы, печени, ЦНС
ЖИРОРАСТВОРИМЫЕ ВИТАМИНЫ • ВИТАМИН К (от англ. koagulation cвёртывание) филлохинон, антигеморрагический Суточная потребность 0, 2 - 0, 3 мг, для спортсменов до 1, 0 мг Источники: шпинат, капуста, тыква, зеленый горошек, морковь, печень, мясо; синтезируется микрофлорой кишечника
Функции витаминов группы К: • стимулируют в печени биосинтез 4 -х белков факторов свертывания крови, способствуют образованию активных тромбопластина и тромбина • способствуют синтезу АТФ, креатинфосфата, ряда ферментов Витамин К синтезируется у взрослых микрофлорой кишечника (до 1, 5 мг/сутки). Первичный К-авитаминоз возникает у детей в первые 5 дней жизни, когда их кишечник еще недостаточно заселен микрофлорой, способной к синтезу витамина К.
Вторичный К-авитаминоз возможен у взрослых Причины: • Заболевания кишечника • Дизбактериоз • Прием сульфаниламидов и антибиотиков, которые нарушают деятельность нормальной микрофлоры • Заболевания печени, когда нарушается усвоение жирорастворимых веществ, в том числе и витамина К • Прием антивитаминов К: кумарины (дикумарин), передозировка антикоагулянтов. Проявления недостаточности: • Сильная кровоточивость, которая может в тяжелых случаях привести к гибели • У новорожденных геморрагическая болезнь новорожденных
ЖИРОРАСТВОРИМЫЕ ВИТАМИНЫ • ВИТАМИН D (кальциферолы) антирахитический Суточная потребность 2, 5 мкг (500 - 1000 МЕ) Источники: печень тунца, палтуса, трески, кита, икра, молоко, масло, яйца; синтезируется в коже под влиянием солнечного света (УФ) из провитамина 7 -дегидрохолестерола: УФ Холестерол → 7 -дегидрохолестерол → витамин D
ВИТАМИН D • Витамин D рассматривается как прогормон. Из него синтезируются активные кальцитриолы 1, 25(ОН)2 D 3, 24, 25(ОН)2 D 3, действующие как стероидные гормоны. • МЕХАНИЗМ. Легко проникая в клетки мишени, в цитоплазме они связываются с белковыми рецепторами. Далее гормон рецепторный комплекс мигрирует в ядро, стимулирует транскрипцию и РНК и последующий синтез белков переносчиков ионов кальция (Са АТФаза, Са связывающий белок и др. ) и неспецифических белков, участвующих в кальций фосфорном обмене (фосфатазы и др. ).
Биохимические функции • повышает проницаемость мембран для Са и фосфора: (1) регулирует всасывание Са, Р в эпителии кишечника, (2) регулирует образование белковой стромы, минерализацию и ремоделирование костей, усиливает синтез коллагена, щелочной фосфатазы (минерализация в эпифизах), у детей – рассасывание остеоида в диафизах, что нормализует минерализацию кости, (3) повышает реабсорбцию кальция, фосфора, натрия, цитратов, амино кислот в проксимальных канальцах почек, (4) снижает синтез паратгормона (он регулирует Са/Р обмен) • увеличивает синтез и секрецию тиреотропного гормона ТТГ • регулирует иммунные процессы: тормозит синтез γ глобулинов, синтез интерлейкина 2 Т лимфоцитами, увеличивает синтез интерлейкина 1 моноцитами, фагоцитарную активность лейкоцитов • снижает пролиферацию, усиливает дифференцировку клеток • оказывает антиоксидантное и антиканцерогеное действие
Гиповитаминоз D 3 • · дети: рахит (поражение нервной и иммунной системы, гипотония мышц, отставание в общем развитии, нарушение обызвествления костей, деформация позвоночника, грудной клетки, конечностей, задержка появления зубов); • · взрослые: гипертрофия хряща, остеоида, остеомаляция.
Гипервитаминоз D 3 • · 1 стадия без токсикоза (угнетение аппетита, раздражительность, потливость, выделение кальция с мочой; • · 2 стадия умеренный токсикоз (гиперкальциемия, гиперфосфатемия, гиперцитратемия); • · 3 стадия тяжелый токсикоз (упорная рвота, снижение массы тела, мио кардит, пневмония, панкреатит, пиелонефрит), патологическая деминерализация костей, отложение кальция в мышцах, почках, сосудах, сердце, легких, кишечнике, приводящее к их недостаточности, сердечным аритмиям.
ЖИРОРАСТВОРИМЫЕ ВИТАМИНЫ • витамин F полиненасыщенные эссенциальные жирные кислоты: линолевая(ώ6), линоленовая(ώ3) Суточная потребность: 10 г, из них 5 г – обязательно на ώ3 • Источники: растительные масла (особенно льняное 75%!), свежий рыбий жир. При нагревании биологическая активность исчезает • Чаще относят к витаминоподобным веществам
Функции витамина F • Линолевая(ώ6) – предшественник арахидоновой кислоты (её часто считают компонентом витамина F), линоленовая(ώ3) – предшественник эйкозапентаеновой кислоты. • Эти кислоты – структурный компонент сложных липидов клеточных мембран • Эти кислоты нужны для синтеза ряда простагландинов, тромбоксанов, простациклина, лейкотриенов, которые относят к тканевым гормонам, медиаторам воспаления. Они регулируют свертываемость крови, агрегацию тромбоцитов, просвет сосудов, артериальное давление, а также иммунитет (в том числе против опухолей)
Недостаточность витамина F • Недостаточность обычно является следствием голодания или нарушения процесса всасывания липидов в кишечнике. • Развивается фолликулярный гиперкератоз (избыточное ороговение кожного эпителия вокруг волосяных фолликулов), у животных – бесплодие. Страдают многие звенья метаболизма, однако чётких критериев недостаточности витамина F пока не имеется.
Использование льняного масла (как источника Vit F) в клинике • Профилактика и лечение атеросклероза (снижение уровня триглицеролов и холестерола в крови, антитромботическое действие) • Онкологические заболевания • Расстройства иммунитета • Дерматология • Сахарный диабет • Желчегонное средство
Коэнзим Q – убихинон «вездесущий» хинон → широко распространён • Производное бензохинона с длинной изопреноидной боковой цепью. В большинстве тканей человека состоит из 10 изопреновых пятиуглеродных единиц (коэнзим Q 10), у других организмов может быть Ко. Q 6 и Ко. Q 8. Источники: натуральный коэнзим Q 10 содержат многие продукты, пищевые добавки с его повышенным содержанием обладают низкой биодоступностью.
Метаболические функции коэнзима Q 10 • Это гидрофобное, низкомолекулярное вещество, не связанное с белком, может мигрировать в пределах мембраны. Переносит электроны и протоны в дыхательной цепи митохондрий: жирорастворимая молекула коэнзима Q 10 наподобие челнока «снуёт» в липидной фазе внутренней мембраны митохондрий между флавопротеинами и системой цитохромов, при этом принимает восстановленные эквиваленты от флавопротеинов I го и II го комплексов дыхательной цепи, превращаясь в гидрохинон, и передает их на цитохромы • Коэнзим Q 10 – восстановительный компонент дыхательной цепи митохондрий, он поддерживает антиоксидантное состояние клетки (за счет способности принимать и отдавать электроны и протоны) • Защищает липопротеины крови(ЛПНП) от окислительного повреждения • Важен для нормальной работы сердечно-сосудистой системы
НЕДОСТАТОЧНОСТЬ коэнзима Q 10 • При патологии сердечно сосудистой системы содержание коэнзима Q 10 в миокарде уменьшено, при ишемической болезни сердца снижено отношение восстановленной (убихинол) и окисленной (убихинон) форм коэнзима Q 10. Недостаточность коэнзима Q 10 усугубляет течение многих сердечно сосудистых заболеваний, а, возможно, является причиной их развития • Препараты с коэнзимом Q 10 перспективны, так как при его недостаточности (в том числе наследственной) использование других антиоксидантов не восполняет эндогенный пул убихинона • Q 10 используется в косметологии в составе средств, активирующих клеточное дыхание и метаболизм тканей
ВОДОРАСТВОРИМЫЕ ВИТАМИНЫ и витаминоподобные вещества • • • • • В 1 – тиамин. В 2 – рибофлавин. В 3 – пантотеновая кислота. В 4 – холин (витаминоподобное вещество) В 5 – РР, ниацин, никотиновая кислота. В 6 – пиридоксин. В 8 – инозит (витаминоподобное вещество) В 9 – Вс, фолиевая кислота, фолацин. В 12 – кобаламин. С – аскорбиновая кислота. Н – биотин. Р – рутин, биофлавоноиды (витаминоподобное вещество) U – метилметионинсульфоний, противоязвенный фактор (витаминоподобное вещество) N – липоевая кислота (витаминоподобное вещество) Карнитин (витаминоподобное вещество) Парааминобензойная кислота (витаминоподобное вещество) Пангамовая кислота (витаминоподобное вещество)
B 1 (тиамин) антиневритный Суточная потребность 1, 0 – 2, 0 мг Источники отруби семян, риса, хлебных злаков; горох, дрожжи
Метаболическая роль тиамина Активная форма витамина – тиаминпирофосфат (ТПФ, ТДФ) Кофермент декарбоксилаз, транскетолазы, участвует в окислительном декарбоксилировании кетокислот (пирувата, α-кетоглутарата в ЦТК и др. ) и в транскетолазной реакции (пентозо фосфатный цикл). Снижает содержание сахара в крови, активирует инсулин Ликвидирует метаболический ацидоз Увеличивает синтез АТФ, НАДФН, белков, липидов • Кокарбоксилаза (ТПФ) – улучшает работу сердца, желудочно кишечного тракта, проведение в нервно мышечном синапсе, нормализует функции ЦНС (память…), оказывает наркотический эффект
Тиамин содержится в основном на поверхности семян. Поэтому при высокой очистке муки бóльшая часть витамина теряется. При питании полированным рисом или исключительно хлебом из муки высшего качества возникает недостаточность витамина В 1.
Гиповитаминоз витамина В 1 проявляется полиневритами, мышечной слабостью. В тяжелых случаях возникает заболевание, получившее название "Бери-бери", что означает «овца» : у человека дрожат колени, больные высоко поднимают ноги и ходят подобно овцам. У больных нарушается чувствительность рук и ног, иногда и всего тела.
B 2 (рибофлавин) антидерматитный Суточная потребность 2 - 4 мг, для с/силовых нагрузок 2, 5 мг, на выносливость 5, 0 мг Источники печень, почки, яйца, молочные продукты, дрожжи, зерновые злаки, рыба
Биохимические функции • · участвует в окислительно-восстановительных реакциях • · усиливает синтез АТФ, белков, эритропоэтина в почках, гемоглобина, сохраняет восстановленные формы фолиевой кислоты • · повышает неспецифическую резистентность организма • · увеличивает количество желудочного сока, желчи • · нормализует гомеостаз всех видов обмена, в том числе железа и порфирина, жизнедеятельность кишечной палочки • · повышает возбудимость ЦНС • · обеспечивает нормальное функционирование светопреломляющих сред глаза, темновую адаптацию, регенерацию эпителия
гиповитаминоз B 2 • · задержка физического развития у детей, поражение ЦНС (депрессия, ипохондрия, истерия, гипоманиакальное состояние) • · снижение секреции желудочного сока, подавление ферментов кишечника • · дисфункция капилляров (расширение, нарушение кровотока), жжение подошв, анемия • · глоссит ("кардинальский" язык), поражение кожи у носа и ушей • · светобоязнь, слезотечение. Гипервитаминоза, побочных эффектов, острых отравлений нет
В 3 (пантотеновая кислота) антидерматитный (panthos – повсюду) • Суточная потребность 10 12 мг • Источники дрожжи, печень, яйца, икра рыб, зерновые, молоко, мясо, синтезируется микрофлорой кишечника Пантотеновая кислота вездесуща, особенно много её в клетках растительного происхождения.
Пантотен был открыт в 1933 г. как фактор роста дрожжевых клеток и молочнокислых бактерий. У человека авитаминоз не встречается. У животных при недостаточности возникают дерматиты, язва желудка, дегенеративные изменения в миелиновых оболочках спинного мозга и корешков. Метаболические функции пантотена определяются его присутствием в составе кофермента А ацилпереносящего белка (АПБ) – нужен для синтеза высших жирных кислот
Витамин В 3 (пантотен) в составе коэнзима А и ацилпереносящего белка
HSKo. A осуществляет в организме реакции: • 1) Образование ацил-Ко. А (активирование жирных кислот): R CO OH + HSKo. A R CO~SKo. A + H 2 O • 2) Образование ацетил-Ко. А универсального соединения в организме, которое является связующим звеном между всеми видами обмена веществ. Ацетил Ко. А используется для синтеза высших жирных кислот, холестерина, ацетилхолина, гормонов коры надпочечников, половых гормонов.
В 5 (никотинамид, ниацин, витамин РР) антипеллагрический Суточная потребность 15 -20 мг/сут Источники: печень, почки, мясо, рыба, мука из цельной пшеницы Ниацин широко распространен в природе в соответствии со своим всеобщим значением для клеточного обмена
Ниацин является составной частью коферментов НАД и НАДФ Это и определяет его метаболическую роль Этапы образования НАД в организме:
Механизм работы активного центра в составе коферментов
При недостаточности ниацина возникает ПЕЛЛАГРА – болезнь трех «Д» : диарея, дерматит, деменция • Со стороны ЖКТ возникает прежде всего диарея, а также воспаление слизистой оболочки ротовой полости и языка • На коже, особенно на открытых частях тела, появляется зудящая эритема, болезненное припухание, утолщение и пигментация • Поражения нервной системы выражаются в невритах и тяжелых психических нарушениях: депрессии, летаргии, спутанности сознания и в конце концов полном умственном упадке
В 6 (пиридоксин, пиридоксамин, пиридоксаль) антидерматитный • Суточная потребность 2 -3 мг • Источники: широко распространен в пищевых продуктах растительного и животного происхождения, особенно - ростки пшеницы, дрожжи и печень Некоторое количество доставляется кишечными бактериями • Потребность возрастает при физической работе и быстром росте
В организме различные формы пиридоксина переходят в пиридоксаль-5 -фосфат Это кофермент обмена аминокислот Он участвует в следующих реакциях: • 1) Трансаминирование • 2) Декарбоксилирование аминокислот (образование гистамина…) • 3) Реакции обмена триптофана • 4) Образование цистеина из серина • 5) Превращение серина в глицин
• 6) Образование δ аминолевулиновой кислоты, необходимой для синтеза гема (в гемоглобине) • 7) Усвоение аминокислот клетками, т. е. активный транспорт аминокислот через клеточные мембраны против концентрационного градиента • 8) Пиридоксаль является составной частью фермента, расщепляющего гликоген – фосфорилазы гликогена
При недостаточности витамина В 6: • отставание в росте, дерматиты • У младенцев конвульсивные судороги, тяжелая гипохромная анемия • Недостаточность витамина В 6 наблюдается не так уж часто. Возможно возникновение гиповитаминоза приёме противотуберкулезного препарата изониазида, который связывает пиридоксаль и таким образом исключает его из метаболизма
В 9 (Вс, фолиевая кислота, фолацин) Суточная потребность ≈ 50 мкг, но из за плохой всасываемости профилактический прием ≈ 400 мкг Источники много в дрожжах, листьях шпината, щавеля и других продуктах растительного происхождения
Метаболическая роль: участие в переносе одноуглеродных фрагментов: -СН 3, -СН 2 ОН, -СНО, -СН 2 - • При этом фолиевая кислота предварительно восстанавливается в тетрагидрофолиевую кислоту • ТГФК играет важную роль в обмене пуринов, поэтому участвует в обмене нуклеиновых кислот, это важно для роста тканей, а также при опухолевом росте
Недостаточность фолиевой кислоты характеризуется задержкой роста, анемией, лейкопенией, стеатореей ("Спру") • Мегалобластическая анемия возникает вследствие нарушения синтеза ДНК • В тощей кишке наблюдаются атрофические изменения, вследствие чего у больных появляется стеаторея Антиметаболиты фолиевой кислоты применяют для торможения синтеза ДНК и, следовательно, для торможения роста бактерий или опухолевых клеток. Например, 5 -бромурацил, аминоптерин
В 12 (кобаламин) антианемический Суточная потребность 1 -3 мкг Источники: печень, молоко, яйца, другие продукты животного происхождения
• Кобаламины синтезируются только микроорганизмами. • Но человек не может усваивать этот витамин, вырабатываемый кишечными бактериями в толстом кишечнике, а нуждается в его введении с пищей • Усваивается В 12 только в такой форме, которая была прежде усвоена животными
• Витамин В 12 называют внешним фактором Кастла • В желудочном соке есть внутренний фактор, которым оказался мукопротеид • Мукопротеид связывает в кишечнике витамин В 12, который поступает с пищей, и в таком виде он хорошо всасывается через слизистую оболочку кишечника. Лишь очень небольшая часть витамина В 12 может всасываться в свободном виде • В крови кобаламин связывается с α 2 -глобулином и в таком виде поступает в печень и кроветворные органы
• А внутренний фактор либо гидролизуется, либо возвращается обратно в кишечник, где связывается с новой порцией кобаламина. • Таким образом, главная причина недостаточности витамина В 12 заболевание желудка с атрофией слизистой и нарушением выработки внутреннего фактора • Кроме того группой риска в этом отношении являются люди, лишенные длительное время пищи животного происхождения, а также хронические алкоголики
• Строение: В центре модифицированного порфиринового кольца кобаламина расположен кобальт. Через координационные связи кобаламин связан с каким нибудь анионом: если с гидроксилом гидроксикобаламин, (могут быть сульфат, хлорид, нитрит). Все эти производные одинаково активны. • Биохимическая роль кобаламина - перенос метильной группы -СН 3 которая встаёт на место аниона
коферментные формы: 5 -дезоксиаденозилкобаламин, метилкобаламин РЕАКЦИИ 1) Образование β-метиласпарагиновой кислоты из глутаминовой кислоты: СООН-СНNH 2 -CH 2 -COOH-CHNH 2 -CHCOOH-CH 3 2) Аналогично: взаимопревращение сукцинил-Ко. А и метилмалонил-Ко. А (синтез липидов). 3) Восстановление рибозонуклеозиттрифосфатов до соответствующих дезоксирибонулеозидтрифосфатов. 4) Метилирование гомоцистеина в цистеин. 5) Витамин В 12 важен для образования холина, а следовательно для образования фосфолипидов. Таким образом, витамин В 12 значим для предупреждения ожирения печени
• Недостаточность витамина В 12 проявляется в виде пернициозной анемии (болезнь Бирмера-Аддисона). • Это тяжелое нарушение кроветворения. Обнаруживается резко выраженная мегалоцитарная гиперхромная анемия с количеством эритроцитов менее 1 млн/1 куб. мм. Одновременно происходит угнетение образования лейкоцитов. • В желудке наблюдается атрофия слизистой оболочки, отсюда и снижение секреции. • В нервной системе - дегенеративные изменения в боковых столбах спинного мозга.
Витамин С (аскорбиновая кислота) антицинготный • Суточная потребность 50 -150 мг. Это 1 мг/кг веса • Источники: растительные пищевые продукты
• Зелень и овощи в общем являются лучшими источниками витамина С, чем фрукты, а из фруктов наиболее богаты витамином С цитрусовые и ягоды. • Особую роль играет картофель. Он покрывает примерно половину потребности в аскорбиновой кислоте. • Содержание аскорбиновой кислоты в большой степени зависит от способов хранения и приготовления продуктов. • Картофель при хранении его с сентября по апрель теряет 2/3 содержащегося в нем витамина С.
• Витамин С легче разрушается, если овощи варить в алюминиевой, и особенно, в медной посуде. Картофель для лучшего сохранения в нем витамина С нужно опускать при варке в кипящую воду. Тогда сразу инактивируется фермент аскорбиназа самого картофеля и не может разрушать витамин. • Аскорбиновая кислота синтезируется почти всеми организмами животного и растительного происхождения, в том числе и микробами. • Только люди, обезьяны и морские свинки не могут синтезировать ее в процессе собственного обмена веществ.
• Аскорбиновая кислота - лактон ненасыщенной гексоновой кислоты • Вследствие наличия двойной связи в соседстве с двумя гидроксильными группами молекула обладает кислым характером, несмотря на отсутствие карбоксильной группы. • Обладает резко выраженной восстановительной способностью, легко и обратимо переходит в дегидроаскорбиновую кислоту, представляющую из себя дикетон
Аскорбиновая кислота: • Является антиоксидантом водной фазы • Участвует в реакциях окисления, катализируемых глутатион-дегидрогеназой • Способствует превращению фолиевой кислоты в тетрагидрофолиевую кислоту • Способствует синтезу кортикостероидных гормонов • От аскорбата зависит распад тирозина • Необходима для гидроксилирования пролина и лизина. Этот процесс является посттрансляционной модификацией аминокислот в процессе синтеза коллагена
Недостаточность аскорбиновой кислоты • Встречается часто. Особенно у населения суровых, бедных овощами и фруктами областей Арктики и Антарктики, среди беднейшего населения, среди бомжей, одиноких стариков, потребляющих однообразную пищу, нередко у искусственно вскармливаемых грудных детей, у курящих и при употреблении алкоголя. • Недостаточное насыщение организма витамином С без развития тяжелых симптомов широко распространено ранней весной
«Авитаминоз С» (гиповитаминоз) • При недостатке аскорбиновой кислоты развиваются яркие симптомы такого заболевания, как цинга (скорбут). Симптомы носят множественный характер. • Большая часть симптомов сводится к воздействию на образование основного вещества соединительной ткани. Нарушается синтез коллагена и эластина, происходит недостаточное образование цементирующего вещества в эндотелии капилляров, что ведет к кровоточивости. • Характерны кожные кровоизлияния, располагающиеся вокруг волосяных фолликулов. На более поздних стадиях обнаруживают кровоизлияния в полость суставов и во внутренние органы
• Недогидроксилирование коллагена и эластина при синтезе ведет к недостаточности образования тканей пародонта, зубной и костной субстанций, расшатыванию и выпадению зубов, затруднению заживления ран. Гипервитаминоз С • ведет к снижению синтеза инсулина • аскорбат в процессе метаболизма превращается в щавелевую кислоту. Её избыток в почках ведет к оксалурии и образованию оксалатных камней в мочевыводящих путях
Биотин - витамин Н (от нем. Haut - кожа) (от греч. Bios - жизнь) Суточная потребность 150 - 200 мкг/сутки Источники: вырабатывается микрофлорой кишечника, печень, почки, бобовые, цветная капуста, грибы, молоко, яичный желток
• В сыром белке яйца обнаружен гликопротеид авидин, который связывает биотин в водонерастворимый комплекс и тем самым вызывает биотиновую недостаточность При недостаточности биотина наблюдается бледность кожных и слизистых покровов, недомогание, сонливость, дерматит с отрубевидным шелушением кожи, жирная себорея. - У животных выпадает шерсть вокруг глаз ("очковые глаза"). • До 14% биотина оседает в печени. • В тканях биотин своей группой (СОО ) связан с белком ферментом, содержащим лизин (NH 2 ) в активном центре.
• Биотин входит в состав кофермента и способствует усвоению тканями ионов бикарбоната, образуемых из СО 2 : карбоксилирование и транскарбоксилирование Наращивает карбоксильную группу за счет превращения неактивного СО 2 в активную форму, имеющую макроэргическую связь. Этот процесс требует затраты АТФ и ионов Mn и Mg в качестве катализаторов
Ферменты карбоксилазы • 1) Синтез оксалоацетата (ЩУК): пируват + СО 2~биотин оксалоацетат • 2) Синтез высших жирных кислот: Ацетил~SКо. А + CO 2~биотин СООН-СН 2 -СО~SКо. А (малонил Ко. А) • 3) Синтез пуринового кольца • 4) Синтез карбамоилфосфата в орнитиновом цикле образования мочевины
витаминоподобные вещества
Витамин В 4 – холин Трижды N метилированный аминоэтиловый спирт Суточная потребность ~ 0, 5 г Источники: мясо, злаковые растения
Метаболические функции • Холин пищи фосфорилируется за счёт АТФ ферментом киназой при всасывании в энтероцитах. Далее фосфохолин, активируясь с помощью ЦДФ, используется для синтеза липидов – фосфатидилхолина (лецитина), сфингомиелина • Холин является донором метильных групп в реакциях трансметилирования (например, при окислении холина образуется бетаин и служит источником метильных групп в реакциях синтеза метионина) • Холин – метаболический предшественник нейромедиатора ацетилхолина. Недостаточность холина у человека не описана. У животных – жировая инфильтрация печени, геморрагии почек, повреждение кровеносных (особенно коронарных) сосудов
Витамин В 8 – инозит • Шестиатомный циклический спирт, а • витамиными свойствами обладает фитин – соль инозитфосфорной кислоты Суточная потребность 1, 0 – 1, 5 г Источники: все растительные и животные продукты, особенно тёмно-зелёная овощная зелень, (шпинат и др. ), зелёный горох, чечевица, бобы, репа, картофель, хлеб, грибы, печень, мозг, мясо, желток
Метаболические функции • Помогает мобилизовать жир из печени и из окружения внутренних органов при потере веса • Входит в состав инозитфосфатидов, содержащихся во всех тканях, особенно в нервной • Фосфорилированные формы инозита (в основном ИТФ – инозитол 1, 4, 5 трифосфат) – вторичные посредники в реализации действия некоторых гормонов • ИТФ способствует высвобождению ионов Са из кальцисом – пузырьков, формируемых мембранами ЭПР • Улучшает передачу нервных сигналов при диабетическом поражении нервов и нечувствительности СИНТЕЗ. ИТФ образуется из липида плазматической мембраны клетки фосфатидилинозитола под действием фосфолипазы С
Недостаточность инозита • У животных проявляется жировой дистрофией печени и падением содержания в ней фосфолипидов (жировая дистрофия), облысением и анемией. У молодых особей – задержка роста • У человека обычно недостаточности не бывает, поэтому инозит – важный, но не необходимый витаминоподобный фактор питания. Иногда – очаговое выпадение волос, запоры, чешуйчатые высыпания на коже, в крови высокое содержание холестерола Гипервитаминозита не описан
Витамин Р – биофлавоноиды рутин, кверцетин, катехин и другие (англ permeability – проницаемость) Полифенолы – в основе дифенилпропановый углеродный скелет • Суточная потребность 25 – 50 мг • Источники: вместе с витамином С, особенно черноплодная рябина, чёрная смородина, яблоки, лимоны, шиповник, чайный лист. В растениях – в виде комплексов с металлами, лучше усваиваются.
Метаболические функции витамина Р • Используется для синтеза убихинона, других БАВ • Его компоненты – сильные антиоксиданты: а) прямое антирадикальное действие (катехины зелёного чая – выраженные цитопротекторы, перехватывают свободные радикалы кислорода) б) связывают ионы металлов с переменной валентностью (Сu, Fe), чем ингибируют перекисное окисление липидов 2+ в) наиболее эффективны комплексы Fe флавоноид 2+ (Fe рутин в 5 раз лучше чем рутин связывает радикал О 2 • – , начинающий процесс ПОЛ в мембранах) • Капилляроукрепляющее действие: регулирует синтез коллагена (синергизм с витамином С), препятствует деполимеризации основного вещества соединительной ткани гиалуронидазой
Недостаточность витамина Р • Повышенная проницаемость и ломкость капилляров • Петехии – точечные кровоизлияния • Кровоточивость дёсен Гипервитаминоз не описан
Витамин U – метилметионинсульфоний, противоязвенный фактор (лат. ulcus – язва) S метил метионин • Суточная потребность мг • Источники: сырые овощи, особенно капуста, петрушка, морковь, лук, перец, зелёный чай; свежее молоко, печень. При tº легко разрушается • Обнаружен в 1950 г.
Метаболические функции витамина U • Подобно метионину является донором метильных групп в реакциях синтеза креатина и холина (холинфосфатидов). • За счёт участия в синтезе холина оказывает липотропное защитное действие на печень. • Участвует в синтезе самого метионина и метилировании некоторых других соединений. Недостаточность витамина U и гипервитаминоз для человека не описаны. Витамин эффективен при лечении язвенной болезни желудка. При экспериментальном моделировании язвы желудка животные и птицы излечивались, если им в корм добавляли свежий овощной сок.
Витамин N – липоевая кислота (от lipid – жир) • Суточная потребность ≈ 1 -2 мг • Источники: дрожжи, мясные и молочные продукты
Метаболические функции витамина N • Является тиопроизводным валериановой кислоты, легко подвергается окислению восстановлению. Идеальный антиоксидант в защите от радиации и токсинов, реактивирует витамины Е, С, глутатион, тиоредоксин. Предохраняет от окисления атерогенные ЛПНП. Вместе с витаминами Е и С участвует в защите от атеросклероза. • Включается как кофермент в ферменты, присоединяясь своей –СООН группой к ε NH 2 группе лизина. В составе пируват и α кетоглутарат дегидрогеназных комплексов, катализирущих окислительное декарбоксилирование этих кетокислот, переносит электроны и ацильные группы. • Увеличивает вход глюкозы в клетки, влияя на белок транспортёр глюкозы, ингибирует распад инсулина, снижает гликозилирование белков → используют при СД.
• Липоевая кислота влияет на экспрессию вредоносных генов, подавляя активацию свободными R • и продуктами свободнорадикального окисления редокс чувствительных факторов транскрипции (ген иммунодефицита и др. ). Подобная активация ненормальной экспрессии генов лежит в основе канцерогенеза → липоевая кислота играет роль в профилактике рака Недостаточность и гипервитаминоз витамина N для человека не описаны
Карнитин γ триметиламино β оксибутират • Суточная потребность ≈ 500 мг • Источники: молочные продукты, мясо, яйца – продукты, содержащие полноценный белок • Синтез из лизина и метионина идет при участии витамина В 6, катализируют гидроксилазы
Основная функция – участие в сжигании жира для получения энергии • Транспорт ацил~Ko. A (жирных кислот) в митохондрии • Поддержание работы сердца, где жирные кислоты – главный источник энергии • Стимуляция внешней секреции pancreas • Активация сперматогенеза
• Недостаточность карнитина При полноценном белковом питании недостаточности не бывает, т. к. в пище много лизина и метионина. При дефиците лизина и витамина С – мышечная слабость, дистрофия и истончение мышечных волокон • Симптомы у животных – слабость, повышенная утомляемость, недостаточность печеночной, сердечной и почечной функций
Парааминобензойная кислота сульфаниламидные препараты – структурные аналоги • Суточная потребность не установлена • Источники: во всех продуктах питания, особенно в молоке, яйцах, печени, мясе, дрожжах
Метаболические функции пара-аминобензойной кислоты • Входит в состав фолиевой кислоты, поэтому 1) участвует в метаболизме как сам витамин Вс 2) симптомы недостаточности как у фолатов • Активирует тирозиназу (ключевой фермент синтеза меланинов), поэтому ПАБК нужна для нормальной пигментации кожи и волос • Микробы не синтезируют ПАБК, поэтому структурные аналоги парааминобензойной кислоты (сульфаниламиды) являются антибактериальными препаратами
Пангамовая кислота • Суточная потребность • Источники:
Скачать презентацию Лекция ВИТАМИНЫ Лектор доцент кафедры биохимии и
4. Витамины.ppt